(57)【要約】【課題】  駒部材に抜け荷重が負荷された場合にも、アーム部の変形が防止されて、ボールの循環不良が防止され、かつ駒部材のナットからの脱落に対する信頼性を向上させることができるこま式ボールねじを提供する。【解決手段】  駒部材４は、ナット２に設けられた駒部材嵌合用開口１１にナット内径側から嵌合するものであり、ナット２の隣合う周のねじ溝６同士を連結する連結溝８を有する。この駒部材４に、ナット２のねじ溝６に係合する位置決め用のアーム部９を設ける。アーム部９は、ナット２のねじ溝６に沿う円弧状に延びる。アーム部９の円弧の曲率半径Ｒ’を、ナット２のねじ溝６の曲率半径Ｒよりも大きくする。これにより、アーム部９とナット２のねじ溝６内面とが無負荷で接触する位置を、上記アーム部９の先端とする。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、上記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数の駒部材とを備え、この駒部材は、上記ナットに設けられた駒部材嵌合用開口にナット内径側から嵌合するものであって、上記ナットのねじ溝に係合する位置決め用のアーム部を有するこま式ボールねじにおいて、
上記アーム部が上記ナットのねじ溝に沿う円弧状に延び、このアーム部の幅中心に沿う円弧の曲率半径を、ナットのねじ溝の溝幅中心の曲率半径よりも大きくし、上記アーム部とナットのねじ溝内面とが無負荷で接触する位置を、上記アーム部の先端としたことを特徴とするこま式ボールねじ。
【請求項２】
請求項１において、前記駒部材が、金属微粉末とバインダーの混練材を造粒し、その造粒体材を射出成形し、焼結した焼結体であるこま式ボールねじ。
【請求項３】
請求項２において、前記アーム部は射出成形後の未焼結の過程で自重により曲率半径が大きくなるように変形したものであるこま式ボールねじ。
【請求項４】
ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、上記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数の駒部材とを備え、この駒部材は、上記ナットに設けられた駒部材嵌合用開口にナット内径側から嵌合するものであって、上記ナットのねじ溝に係合する位置決め用のアーム部を有するこま式ボールねじにおいて、
上記アーム部とナットのねじ溝内面とが無負荷で接触する位置を、上記アーム部の先端としたことを特徴とするこま式ボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般産業用工作機械や自動車用アクチュエータなどに使用されるこま式ボールねじに関し、特にその駒部材のナットからの脱落に対する信頼性向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
一般産業用工作機械や自動車アクチュエータ用などに使用されるボールねじにおいては、ナット外径のコンパクト化の要求が強く、こま式ボールねじが採用されることが多い。こま式ボールねじに用いられる駒部材は、ボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間でボールを循環させるための重要部品であり、駒部材の破損やナットからの脱落は、アクチュエータの機能上、致命的な欠陥となるため、十分な対策が求められる。
【０００３】
通常の一般産業機械に使用されるこま式ボールねじの駒部材の固定構造は、ナットに設けられた駒部材嵌合用開口にナット外径側から駒部材を挿入し、上記開口内における駒部材のナット外径側の空間をパテ埋めするというものが一般的である。しかし、このような駒部材の固定方法では、ナットから駒部材が脱落する恐れがある。
【０００４】
駒部材の脱落防止対策を施したものとしては、図８のようにナットのねじ溝１６に係合するアーム部１９を駒部材１４に一体に設け、ナットに対して駒部材１４を軸方向に位置決めするようにしたものがある（例えば特許文献１）。この場合、駒部材１４をナット内径側からナットの駒部材嵌合用開口２１に嵌合する共に、前記アーム部１９を、ナットねじ溝１６におけるボール循環に使用されない箇所の内面に当接させることで、ナットねじ溝１６に対して位置決めする。また、駒部材１４の外径側に形成された加締め部２０をナットに加締めることにより、駒部材１４がナットに固定される。
同図の構造のものは、駒部材１４が内径側からナットに挿入されて、アーム部１９によりナット外径方向への抜けを防止しているため、駒部材１４の脱落に対して比較的信頼性が高い。
【特許文献１】特開２００１−１３２８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８の駒部材１４の脱落防止構造では、駒部材１４の連結溝１８に負荷される抜け荷重をアーム部１９で受けることになる。この場合の抜け荷重としては、ボールの公転による遠心力によるものや、ボールが駒部材１４の連結溝１８からナットねじ溝１６の内面に乗り上げる場合の径方向分力によるものが挙げられる。
このような抜け荷重を受けると、アーム部１９が変形してボール循環不良が生じたり、駒部材１４のナットからの脱落に対する信頼性を低下させることになるが、これらの不具合を回避するためにアーム部１９の強度向上を図る対策については、上記特許文献１では何ら言及されていない。
【０００６】
上記したように駒部材１４のアーム部１９に変形が発生する原因は、駒部材１４のアーム部１９とナットねじ溝１６の内面との接触面積が小さいために、駒部材１４へ抜け荷重が負荷された場合に接触面圧が高くなってアーム部１９の接触部が変形してしまうことにある。この問題を解決するには、接触面積を大きくして接触面圧を下げれば良い。駒部材１４へ大きな抜け荷重が負荷されたときに、アーム部１９とナットねじ溝１６との接触面積を大きくする具体的対策として、例えばアーム部１９を長くすることが考えられる。
しかし、このようにアーム部１９を長くしただけでは、図８のIX部を拡大して示す図９のように、駒部材１４に対する抜け荷重によりアーム部１４が弓なりに弾性変形するため、ナットねじ溝１６とアーム部１９の接触はアーム部１９の根元のみとなり、接触面積は小さいままで接触面圧を下げることはできない。
【０００７】
この発明の目的は、駒部材に抜け荷重が負荷された場合にも、アーム部の変形が防止されて、ボールの循環不良が防止され、かつ駒部材のナットからの脱落に対する信頼性を向上させることができるこま式ボールねじを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明における第１の発明のこま式ボールねじは、ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、上記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数の駒部材とを備え、この駒部材は、上記ナットに設けられた駒部材嵌合用開口にナット内径側から嵌合するものであって、上記ナットのねじ溝に係合する位置決め用のアーム部を有するこま式ボールねじにおいて、次の構成としたことを特徴とする。
上記アーム部が上記ナットのねじ溝に沿う円弧状に延び、このアーム部の幅中心に沿う円弧の曲率半径を、ナットのねじ溝の溝幅中心の曲率半径よりも大きくし、上記アーム部とナットのねじ溝内面とが無負荷で接触する位置を、上記アーム部の先端とする。
【０００９】
この構成によると、駒部材のアーム部がナットのねじ溝に係合するため、ナットの抜け止め作用が得られる。この場合に、アーム部の曲率半径をナットのねじ溝の曲率半径よりも大きくし、駒部材のナットへの無負荷時の固定状態で、アーム部とナットねじ溝の内面とが接触する位置をアーム部の先端となるようにしたので、この無負荷状態から、駒部材へ抜け荷重が負荷されると、アーム部が弾性変形して、アーム部の全体がナットねじ溝の内面に接触するようになり、両者の接触面積が増加することになる。そのため、アーム部の過度の塑性変形が防止されて駒部材の抜け力に対する剛性向上が可能となる。これにより、抜け荷重作用時に、アーム部の変形によるボール循環不良を無くし、駒部材のナットからの脱落に対する信頼性を向上させることができる。
すなわち、アームの初期形状を、抜け荷重による弾性変形を予め考慮した形状としたため、駒部材に抜け荷重が作用した場合にも、駒部材のアーム部とナットのねじ溝との接触面積を十分に確保して、アーム部の変形を防止し、駒部材の抜け力に対する剛性の向上、駒部材のナットからの脱落に対する信頼性が向上する。第１の発明の場合は、ナットのねじ溝に対してアーム部の曲率半径を大きくしたものであるため、抜け荷重の増加に従って、次第に接触面積が大きくなり、アームの変形によるボール循環不良を、より一層確実に防止できる。
【００１０】
この発明において、前記駒部材が、金属微粉末とバインダーの混練材を造粒し、その造粒体材を射出成形し、焼結した焼結体であって、いわゆるＭＩＭ（メタル・インジェクション・モールディング）により駒部材を製造したものであっても良い。
アーム部を有する駒部材は、形状が複雑であるため、切削加工等で形成することが困難であるが、上記のＭＩＭにより成形することで、安価に実現可能である。
【００１１】
駒部材を前記の焼結体とする場合に、前記アーム部は射出成形後の未焼結の過程で自重により曲率半径が大きくなるように変形したものであっても良い。
この焼結体性の駒部材は、射出成形後の未焼結の状態で、アーム部が斜め上を向くように、駒部材を一部の面で台に載置しておくと、アーム部が自重により変形してその曲率半径が大きくなる。そのため、焼結条件を調整することにより、安定した所望のアーム部形状に成形でき、コストアップを招くことなく、上記の曲率半径のアーム形状の成形が実現できる。
【００１２】
この発明における第２の発明のこま式ボールねじは、ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、上記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数の駒部材とを備え、この駒部材は、上記ナットに設けられた駒部材嵌合用開口にナット内径側から嵌合するものであって、上記ナットのねじ溝に係合する位置決め用のアーム部を有するこま式ボールねじにおいて、上記アーム部とナットのねじ溝内面とが無負荷で接触する位置を、上記アーム部の先端としたことを特徴とする。
この場合に、第１の発明と同様に、アーム部の曲率半径を大きくする他に、例えば、アーム部９の円形断面の径寸法につき、先端部を他の部分よりも大きくしたり、アーム部の曲率半径の中心座標をナットの中心からオフセットして、アーム部とナットねじ溝の内面とが無負荷で接触する位置を、アーム部の先端としても良い。
この構成の場合も、アームの初期形状を、アーム部の先端でねじ溝内面に接する形状とし、抜け荷重による弾性変形を予め考慮した形状としたため、駒部材に抜け荷重が作用した場合にも、駒部材のアーム部とナットのねじ溝との接触面積を十分に確保して、アーム部の変形を防止し、駒部材の抜け力に対する剛性の向上、駒部材のナットからの脱落に対する信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のこま式ボールねじは、ボールねじ軸と、ナットと、これらボールねじ軸とナットの対向するねじ溝間に形成された転動路に連なって配置された複数のボールと、上記ナットのねじ溝同士を連結する連結溝を有する複数の駒部材とを備え、この駒部材は、上記ナットに設けられた駒部材嵌合用開口にナット内径側から嵌合するものであって、上記ナットのねじ溝に係合する位置決め用のアーム部を有するこま式ボールねじにおいて、上記アーム部とナットのねじ溝内面とが無負荷で接触する位置を、上記アーム部の先端としたため、駒部材に抜け荷重が負荷された場合にも、アーム部の変形が防止されて、ボールの循環不良が防止され、かつ駒部材のナットからの脱落に対する信頼性を向上させることができる。
第１の発明の場合は、ナットのねじ溝に対してアームの曲率半径を大きくしたものであるため、抜け荷重の増加に従って、次第に接触面積が大きくなり、アーム部の変形によるボール循環不良を、より一層確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１に示すように、このこま式ボールねじは、ボールねじ軸１と、ナット２と、複数のボール３とを備える。ナット２は、ナット本体２ａに駒部材４を取付けて構成されている。ボールねじ軸１はねじ溝５を外周に有する。ナット２は、円筒状に形成されたナット本体２ａの内周に、ボールねじ軸１のねじ溝５に対向するねじ溝６を有する。ボール３は、ボールねじ軸１のねじ溝５とナット２のねじ溝６との間に形成された転動路７に連なって配置される。
【００１５】
駒部材４は、ナット２のねじ溝６の隣合う１周分同士を連結する連結溝８を設けた部材である。ナット２のねじ溝６は、連結溝８で連結されることで、１周の連続した周回経路となる。連結溝８の深さは、ボール３が、連結溝８内でボールねじ軸１のねじ溝５のねじ山を越えることができる深さとされている。図２はナット２の部分断面図を示し、図３〜図５は駒部材４の斜視図、裏面図および側面図を示す。ナット本体２ａには、駒部材嵌合用開口１１が内外周面に貫通して設けられて、この駒部材嵌合用開口１１に、駒部材４が内径側から嵌め込まれる。
【００１６】
駒部材４は、ナット２のねじ溝６に係合してこの駒部材４をナット本体２ａに対して軸方向に位置決めする一対のアーム部９，９を有する。これらアーム部９，９は、断面円形の柱状に形成されたものであって、駒部材４の内径側においてナット２の円周方向の互いに逆方向に、ナットねじ溝６に沿う円弧状に延びるように設けられている。なお、アーム部９がナット２のねじ溝６に係合する箇所は、ねじ溝６におけるボール３の転動に使用されない部分である。
図６に示すように、このアーム部９の外周面におけるナットねじ溝６の溝幅中心に沿う円弧の曲率半径Ｒ’を、ナットねじ溝６の内面における溝幅中心の曲率半径Ｒよりも大きくし、これによりアーム部９とナットねじ溝６の内面とが無負荷で接触する位置が、アーム部９の先端となるようにしている。なお、上記曲率半径Ｒ，Ｒ’は、ナット本体２ａの軸心に対して垂直な面へのねじ溝６，アーム部９の投影形状における曲率半径である。
【００１７】
駒部材４の外径側、つまりナット本体２ａにおける駒部材嵌合用開口１１の外径側に臨む表面部には、前記駒部材嵌合用開口１１の口縁に駒部材４を嵌合させた後で、ナット本体２ａに加締める加締め部１０が設けられている。加締め部１０は突片状に形成されている。
【００１８】
駒部材４は、ナット本体２ａにおける駒部材嵌合用開口１１にその内径面側から嵌め込み、一対のアーム部９，９をナットねじ溝６に係合させると共に、駒部材４の加締め部１０を駒部材嵌合用開口１１の口縁に加締めることで、ナット本体２ａに固定される。この無負荷時の固定状態で、図６の VII部を拡大して示す図７（Ａ）のように、アーム部９とナットねじ溝６の内面とが接触する位置は、アーム部９の先端（接触範囲Ｅ0 ）となる。
【００１９】
この構成のこま式ボールねじによると、図７（Ａ）に示すようにアーム部９が先端でナットねじ溝６の内面に接触する無負荷状態から、駒部材４へ抜け荷重が負荷されると、図６（Ｂ）のようにアーム部９が弾性変形して、アーム部９とナットねじ溝６間の接触面積が増大する（接触範囲Ｅ1 ）  。これにより、十分な接触面積を確保することができ、アーム部９の塑性変形を防止して駒部材４の抜け力に対する剛性向上が可能となる。このため、駒部材４への抜け荷重に起因するアーム部９の変形によるボール循環不良を無くし、駒部材４のナット２からの脱落に対する信頼性を向上させることができる。
【００２０】
なおアーム部９の外周面におけるナットねじ溝６の溝幅中心に沿う円弧の曲率半径Ｒ’を大きくし過ぎると、駒部材４への抜け荷重が小さくてアーム部９が弾性変形しない場合、そのため、ナットねじ溝６に対する駒部材４の連結溝８の位置が大きくずれてボール３の循環が阻害されることになる。したがって、前記曲率半径Ｒ’の寸法増加量は、ボール３の循環を阻害しない程度に設定する必要がある。また、アーム部９の長さは、曲率半径差を設けない従来のものに比べて、弾性変形が容易なように、長くすることが好ましい。
【００２１】
上記駒部材４は、形状が複雑であり切削加工などによる形成は困難であるが、ＭＩＭにより成形することで、安価に実現可能である。ＭＩＭによる駒部材４の製造工程を以下に説明する。
ＭＩＭの製造工程は、（１）金属微粉末とバインダーの混練、（２）造粒、（３）射出成形、（４）脱バインダー、（５）焼結と言う手順で行われる。射出成形後の工程では、ワークが焼き固められるまでにベース面で受けていない部分は自重により重力方向に変形する。ワークが上記駒部材４である場合には、その加締め部１０側をベース面として上記焼結を行う。これにより、駒部材４におけるアーム部９が自重により下方向に変形するため、焼結条件を調整することにより、コストアップを招くことなく安定した所望のアーム部形状（つまり前記曲率半径Ｒ’）に成形できる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、駒部材４のアーム部９とナットねじ溝６の内面とが無負荷で接触する位置を、アーム部９の先端とするために、アーム部９の外周面におけるナットねじ溝６の溝幅中心に沿う円弧の曲率半径Ｒ’を、ナットねじ溝６の溝幅中心の曲率半径Ｒよりも大きくしたが、これに限らない。すなわち、例えば、アーム部９の円形断面の径寸法につき、先端部を他の部分よりも大きくしたり、前記曲率半径Ｒ’の中心座標を図６のようにナット２の中心からオフセットすることで、駒部材４のアーム部９とナットねじ溝６の内面とが無負荷で接触する位置を、アーム部９の先端としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）はこの発明の一実施形態にかかるこま式ボールねじの正面図および断面図である。
【図２】そのナットの駒部材嵌合部分を内径側から見た展開図である。
【図３】同こま式ボールねじにおける駒部材の概略斜視図である。
【図４】同駒部材の裏面図である。
【図５】同駒部材の側面図である。
【図６】同駒部材のナットへの取付状態を示す断面図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は駒部材アーム部の抜け荷重が負荷される前後の各状態を示す拡大断面図である。
【図８】従来のこま式ボールねじにおける駒部材への抜け荷重の負荷状態を示す断面図である。
【図９】図８におけるIX部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…ボールねじ軸
２…ナット
３…ボール
４…駒部材
５…ボールねじ軸のねじ溝
６…ナットのねじ溝
７…転動路
８…連結溝
９…アーム部
１１…駒部材嵌合用開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006189124.tif 000009
【図８】
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【図９】
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